燃料トピカルレポート

資料１
燃料ワーキンググループ（燃料トピカルレポート）
コメント回答（PRIME03 コード）
平成２２年１月１３日
経済産業省 原子力安全・保安院
独立行政法人 原子力安全基盤機構
表１ PRIME03 コードに関するコメント一覧
（1/2）
No.
資料No.
1
第2 回WG
資料1
コメント内容
ペレット融点の測定値は、最新データ（JNES の測定値も含む）
を加えたものとすること。
付録資料-1
2
3
4
第2 回WG
ペレット熱伝導率の式に照射欠陥回復率が含まれている。炉
資料1
外試験では照射欠陥の回復が起こるが、炉内では同時に欠陥
付録資料-1
が生成・蓄積する。この点についてどのように考えるのか。
第2 回WG
ペレット熱伝導率について、「FP の蓄積及び照射欠陥の蓄積・
資料1
回復…」としているが、FP の蓄積の影響の割合はどの程度か。
付録資料-1
また、その考え方及び根拠を示すこと。
第2 回WG
ペレット熱伝導率の式のうち第１項は、学術誌などで発表され
資料1
ている一般的なものか。
付録資料-1
5
第2 回WG
Al-Si-O添加ペレットについては、9×9 実証試験の結果に基づ
資料1
いて気泡連結のしきい温度を補正しているが、試験によって気
付録資料-2
泡連結のしきい温度が低いことを確認した上で補正しているの
か。
6
第2 回WG
表 2-1 の「FP ガス放出率」の欄で、被覆管肉厚を「0.36∼
資料1
6.97mm」としているが、6.97mm は正しいか確認すること。また、
付録資料-3
被覆管直径変化の欄で、Al-Si-O 添加量の濃度が 250ppm と
なっているが2500ppm のデータはないのか。
7
8
第2 回WG
チューニングの方法について、ペレットのリロケーション、FP ガ
資料1
ス放出モデル等の定数を調整したとしているが、調整した具体
付録資料-3
的な定数や調整のプロセスを説明すること。
第2 回WG
Al-Si-O添加ペレット燃料は、9×9実証試験の結果に基づいて
資料1
＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿としているが、ハ
付録資料-3
ルデン炉での燃料中心温度測定についてはよく再現できてい
る。詳しく説明をすること。
9
第2 回WG
資料1
最後の図に、10×10 燃料の仕様の位置を示す線を入れるこ
と。
付録資料-4
枠囲いの内容は、商業機密に属します
ので公開できません。
1
（2/2）
10
第2 回WG
10×10 燃料のAl-Si-O添加量は、＿__ ppmとしている。これ
資料1
は、カテゴリーとしてAl-Si-O添加ペレットになるのか、それと
付録資料-4
もウランペレットになるのか。Al-Si-O 添加ペレットとする濃度
の範囲を明確にすること。
11
第2 回WG
燃料のモデルについては、毎年のように国際会議が開かれ
全般
ている。このようなことを踏まえても最新の知見が取り入れら
れたものとなっているのか。
12
第2 回WG
資料1
検証データ（燃料中心温度、FP ガス放出率、燃料棒内圧、
被覆管外径変化）は、PWR 燃料を区別して示すこと。
付録資料-3
13
第2 回WG
資料1
付録資料-3
新旧コードによる解析比較結果について、下記項目を追加
すること。
・ギャップ幅の燃焼度に伴う変化
・FP ガス放出率
・被覆管1%塑性歪相当出力の燃焼度に伴う変化
・BOL、MOL、EOL における出力上昇時の被覆管塑性歪の
変化
14
第2 回WG
適用範囲で、検証データの範囲に収まらず、外挿が必要なも
資料1
のについては、外挿の方法とその妥当性の根拠を示すこと。
付録資料-4
指定のフォーマットを用いて整理のこと。
枠囲いの内容は、商業機密に属します
ので公開できません。
2
表２ PRIME03 コードに関するコメント回答
1/5
No.
資料No.
1
第2 回WG
資料1
コメント内容
コメント回答
ペレット融点の測定値は、最新データ（JNES の測定 最新のペレット融点測定データを確認した。
値も含む）を加えたものとすること。
（付録資料１の5∼6 頁図2 及び図3）
付録資料-1
2
第2 回WG
資料1
付録資料-1
ペレット熱伝導率の式に照射欠陥回復率が含まれて 照射欠陥の生成・蓄積と回復の考え方及びコードでの扱
いる。炉外試験では照射欠陥の回復が起こるが、炉 い方を以下のとおり確認した。
内では同時に欠陥が生成・蓄積する。この点につい 固溶性 FP と照射欠陥の蓄積はともに燃焼度に比例する
てどのように考えるのか。
と仮定し、このうち照射欠陥については高温になると回復
してその寄与が小さくなるよう照射欠陥回復率を温度の
3
関数として定義している。このモデルで照射済みペレット
の熱伝導率の測定値を用いて定式化している。
一方、炉内においては、照射に伴い形成される照射欠陥
は基本的にその時の温度に応じた回復率で同時に回復
し、形成量から回復量を差し引いた量が蓄積するとしてい
る。
（付録資料１の7∼8、10∼11 頁）
3
第2 回WG
資料1
付録資料-1
ペレット熱伝導率について、「FP の蓄積及び照射欠 FP の蓄積の影響の割合、モデルの考え方及び根拠を以
陥の蓄積・回復…」としているが、FP の蓄積の影響 下のとおり確認した。
の割合はどの程度か。また、その考え方及び根拠を 500℃程度の低温では熱伝導率低下に占めるFP 蓄積の寄
示すこと。
与は半分程度で、高温になるにしたがい照射欠陥は回復し
FP 蓄積の影響の割合が大きくなるモデルとしている。
2/5
No.
資料No.
コメント内容
コメント回答
FP蓄積の寄与は、固溶性FP元素を添加して照射済みペ
レットを模擬したペレットの熱伝導率測定データから直接
評価している。
照射欠陥蓄積の寄与は、照射済みペレットの熱伝導率と
その燃焼度相当の模擬 FP 添加ペレットの熱伝導率の差
を照射欠陥蓄積の寄与として定式化している。
（付録資料１の8∼9、12∼13 頁）
4
第2 回WG
資料1
ペレット熱伝導率の式のうち第１項は、学術誌など ペレット熱伝導率の式の第１項の定式は、フォノン−フォノ
で発表されている一般的なものか。
4
付録資料-1
ン散乱とフォノン−点欠陥散乱とを考慮した Klemens モデ
ルを基本としたものであり、学術誌「Physical Review」に発
表されたものであることを確認した。
（付録資料１の14 頁）
5
第2 回WG
Al-Si-O 添加ペレットについては、9×9 実証試験の Al-Si-O 添加ペレットに対するしきい温度は、高燃焼度 9
資料1
結果に基づいて気泡連結のしきい温度を補正して ×9 型燃料信頼性実証試験の FP ガス放出率データに合
付録資料-2
いるが、試験によって気泡連結のしきい温度が低 わせて低く補正したものであり、Al-Si-O 添加ペレットの気
いことを確認した上で補正しているのか。
泡連結のしきい温度が低いことが確認された上での補正
ではないことを確認した。（付録資料１の15 頁）
3/5
No.
資料No.
コメント内容
コメント回答
6
第2 回WG
表 2-1 の「FP ガス放出率」の欄で、被覆管肉厚を 本データは、CEA が報告した試験炉 EL3 で照射された燃
資料1
「0.36∼6.97mm」としているが、6.97mm は正しいか確 料棒のデータである。本試験は、厚肉被覆管を用いてペ
付録資料-3
認すること。また、被覆管直径変化の欄で、Al-Si-O レットの変形を拘束した場合の照射挙動を検討したもので
添加量の濃度が250ppmとなっているが2500ppmの あり、被覆管外径は27.0mm、被覆管厚肉は6.97mm であ
データはないのか。
ることを確認した。
また、被覆管直径変化の検証データは、Al-Si-O 添加量
250ppmのデータである。Al-Si-O添加量2500ppmまでの
適用性については、Al-Si-O 添加ペレットの物性はペレッ
トのクリープを除き無添加ペレットとほぼ同等であること、
5
ペレットのクリープについては添加量2500ppmまでの試験
データで検証していることから添加量 2500ppm まで適用
可能としていることを確認した。（付録資料１の16 頁）
7
第2 回WG
チューニングの方法について、ペレットのリロケーシ 個々の実験データから直接的にモデル化するもの及び調
付録資料-3
ョン、FP ガス放出モデル等の定数を調整したとして 整パラメーターを含むモデルの調整など PRIME03 コード
いるが、調整した具体的な定数や調整のプロセス のチューニングの具体的な方法を確認した。
を説明すること。
8
第2 回WG
資料1
付録資料-3
（付録資料１の17∼19 頁）
Al-Si-O 添加ペレット燃料は、9×9 実証試験の結 ハルデン炉照射データに対する検証結果を以下のとおり
果に基づいて＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿ 確認した。
＿＿＿＿としているが、ハルデン炉での燃料中心 ハルデン炉照射データについては、同じリロケーションモ
温度測定についてはよく再現できている。詳しく説 デルに基づき検証を行い、その結果予測のばらつきはウ
明をすること。
ラン燃料のばらつきの範囲となっている。なお、ハルデン
枠囲いの内容は、商業機密に属しますので公開できません
4/5
No.
資料No.
コメント内容
コメント回答
炉照射データの予測では、 ＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿
＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿
（付録資料１の20 頁）
9
第2 回WG
資料1
最後の図に、10×10 燃料の仕様の位置を示す線を 10×10 燃料の仕様の位置を示す線を入れて図を改訂。
入れること。
付録資料-4
（付録資料１の22 頁）
10×10 燃料の仕様がコードの適用範囲内であることを確
認した。
10
第2 回WG
6
資料1
付録資料-4
10×10 燃料の Al-Si-O 添加量は、_____ ppm として Al-Si-O 添加ペレットの Al-Si-O 添加量の下限値を以下
いる。これは、カテゴリーとしてAl-Si-O添加ペレット のとおり確認した。
になるのか、それともウランペレットになるのか。 Al-Si-O 添加ペレットの物性・挙動モデルはAl-Si-O 添加
Al-Si-O 添加ペレットとする濃度の範囲を明確にす 量250ppm以上での試験データに基づいていること等から
ること。
Al-Si-O 添加量に関するコードの適用範囲の下限値は
250ppm としている。したがって、Al-Si-O 添加量_____ ppm
のペレットはAl-Si-O 添加ペレットとして扱われる。
11
第2 回WG
全般
燃料のモデルについては、毎年のように国際会議が モデルの改訂や検証にはJNES(NUPEC)が取得した最新の
開かれている。このようなことを踏まえても最新の知 データ等が取り入れられている。今後の最新知見の取り入
見が取り入れられたものとなっているのか。
12
第2 回WG
資料1
付録資料-3
れについては、「PRIME03 コード品質保証」で説明。
検証データ（燃料中心温度、FP ガス放出率、燃料 PWR 燃料についても特異な傾向がないことを確認した。
棒内圧、被覆管外径変化）は、PWR 燃料を区別し （付録資料１の25∼30 頁）
て示すこと。
枠囲いの内容は、商業機密に属しますので公開できません
5/5
No.
資料No.
13
第2 回WG
資料1
付録資料-3
コメント内容
コメント回答
新旧コードによる解析比較結果について、下記項 新旧コードによる解析の比較について、左記項目の結果
目を追加すること。
を追加。（付録資料１の31∼37 頁）
・ギャップ幅の燃焼度に伴う変化
新旧コードの解析結果の比較により、改訂モデルの解析
・FP ガス放出率
結果への影響を確認した。
・被覆管1%塑性歪相当出力の燃焼度に伴う変化
・BOL、MOL、EOLにおける出力上昇時の被覆管塑
性歪の変化
14
第2 回WG
資料1
適用範囲で、検証データの範囲に収まらず、外挿 UO2 燃料に対するコードの適用範囲は全て検証データの
が必要なものについては、外挿の方法とその妥当 範囲内であり、外挿はしていない。
7
付録資料-4
性の根拠を示すこと。
一方、ガドリニア入りペレット及び Al-Si-O 添加ペレットに
対するコードの適用範囲は、ペレット燃焼度、ガドリニア濃
度及びAl-Si-O 添加量に対して一部検証データの範囲を
超えており、外挿している。
外挿領域でのコードの適用性については、評価する項目
毎に外挿領域で挙動を支配する要因について影響評価
を行い、外挿の妥当性を確認した。
（付録資料１の39∼43 頁の表-1∼表-4）